Биосфероведение - Валерий Степанович Миловатский

Многим формам казалось ничто не предвещало конца: не было у них ни соперников, которые могли бы вытеснить их, ни врагов, которые угрожали бы их существованию. Но пробил час – и они в один момент исчезли со сцены, отыграв свой грандиозный спектакль жизни. Творец взглянул и задёрнул занавес. Время идёт, а сцена пуста. Будто на ней и не играла во всей своей красе и силе жизнь. И только в осадочных породах сохранились следы её былого пиршества.

Но вот творческое горнило пробудилось и заработало с новой силой! После периода опустошения сцена заполняется новыми, более совершенными формами жизни. Им никто не мешает размножаться, расселяться, создавать свои экологические связи, свою почву, свои ландшафты, свой климат – свой новый мир, непохожий на прежний. Этот мир тоже достигает расцвета, не помышляя ни о деградации, ни о вымирании. Но тайный механизм действует, «орбита» поворачивается – и весь этот живой мир со всеми его особенностями и неповторимостью покидает сцену, как и прежний, словно по мановению жезла. И сцена вновь пуста, ждёт новых форм, новую «пьесу».

И так повторяется в жизни биосферы каждые 90 млн. лет. Конечно, не следует эту картину воспринимать буквально: жизнь вымирает не вся, а лишь какие-то группы организмов, нарушая этим экологическое равновесие, существовавшее в биосфере. Палеонтологи Б.Л. Личков и Д.Н. Соболев назвали эти всплески бурного творчества, когда взрывообразно увеличивающееся разнообразие жизни сменяется «великими вымираниями», – «волнами жизни» и определили в фанерозое шесть таких волн. Кроме того, на биостратиграфической шкале фанерозоя ими были отмечены периоды в 214±20 миллионов лет.

В более отдалённые геологические эпохи проследить эти волны жизни оказалось очень сложно. Этому препятствуют и сами формы жизни, которые «не стремились» оставлять следы, и собственные закономерности биосферы. Известны гигантские биосферные мегациклы продолжительностью 0,450 миллиарда лет. В конце такого цикла всякие следы живой материи превращаются в магму, в гранит, в тектоническую энергию. Следы жизни миллиардной и большей давности обнаружить также сложно, как сгоревшее топливо ракеты.

Тем не менее, наличие периодических кризисных явлений в биоте и в биосфере на протяжении доступной исследованию истории Земли «можно считать твёрдо установленным фактом». Такой вывод сделали авторы монографии «Современная палеонтология», вышедшей в 1988 года под руководством С.В. Мейена.

Помимо ритмов живой природы с той же ритмичностью (с периодами 90 и 180–200 миллионов лет) совершаются и геологические процессы. Геологам хорошо известна цикличность тектонической и магматической (вулканической) активности, скорости расширения океанического дна, изменений уровня Океана, отложения осадочных пород, климатических изменений, инверсий магнитного поля. В свою очередь астрофизик В.Б. Ляцкий выделил в истории Земли циклы продолжительностью около 200 миллионов лет.

Учёными замечены и более крупные циклы – мегациклы в 600 миллионов лет[6]. В один из этих циклов «укладывается» фанерозой, который длился именно около 600 млн. лет. Ещё три таких мегацикла отмечают в протерозое и три в архее.

На Земле все эти геологические и геофизические циклические явления действуют не разрозненно, а как единый механизм. Мощные тектонические процессы просто взламывают в разных районах земную кору. На равнинах появляются горы. Старые материки погружаются в воду: уровень Океана поднимается иной раз на 300 метров и суша в большей своей части затопляется. Эти наступления Океана на сушу, сопровождающиеся горообразованием, называются трансгрессией.

Затем Земля успокаивается: горообразование прекращается, воды Океана отступают, а на суше остаётся ещё множество озёр и морей. Формируется влажный и прохладный климат, который сменяется умеренным. Сушу буйно заполняют растения. А за ними на материках появляется масса новых животных. Далее рельеф сглаживается, климат становится засушливым. Высыхают растения, а за ними погибают и животные. Этот период стабилизации геологических процессов и засухи при минимальном уровне Океана называется регрессией. Такова типичная картина геологических явлений в 90 и 180–300 миллионолетних циклах.

Два ряда описанных циклических событий – биологический и геологический – не существуют независимо друг от друга. Они взаимосвязаны. Крупнейший палеонтолог нашего времени С.В. Мейен писал: «В последнее время выясняется, что степень синхронности биотических и геологических событий, происходящих в разных частях планеты, может быть очень высокой. Однако в большинстве случаев речь идёт не о глобальных катастрофах, а скорее о глобальном резонансе каких-то событий, произошедших в одном месте планеты».

Модель Б.Л. Личкова (о связи биотических и геологических циклов с галактическим годом)

Одним из первых о неслучайности совпадения биотических и геологических циклов и их взаимодействии задумался Борис Леонидович Личков (1888–1966), ученик и друг Вернадского. Он построил концепцию, связывающую воедино существование биотических и геологических циклов с обращением галактического года, и тем самым вывел земные циклы биосферы на уровень галактических ритмов. Она объяснила множество неясных вопросов, связала в одно целое ряд разрозненных явлений, но вопросы остались.

Б. Л. Личков изучал периоды в 22, 90 и 180 миллионов лет. В своём движении солнечная система вокруг гравитационного центра нашей Галактики описывает орбиту за 176 млн. лет. Сама Галактика, не являясь жёсткой системой, делает этот оборот медленней – за 220 млн. лет. Кроме того, галактическая орбита Солнца не круговая, а эллиптическая. Часть орбиты с меньшим радиусом называется перигалактием, а с большим – апогалактием. С положения солнечной системы в перигалактии и начинается новый галактический год. (Наша геологическая эпоха находится в преддверии нового галактического года, который должен наступить через 12 миллионов лет).

С прохождением солнечной системы через участки перигалактия и апогалактия Личков и связал циклические превращения биосферы. В перигалактии Земля оказывается ближе к центру Галактики. В силу этого напряжённость гравитационного поля Галактики, действующая на Землю, по сравнению с напряжённостью в апогалактии увеличивается в 1,83 раза. Земля сжимается, уменьшается её радиус и увеличивается скорость вращения вокруг своей оси. Да и движение Солнца по галактической орбите ускоряется на 1/3 (на 90 км в секунду). Изменение скорости вращения планеты вызывает изменение её «фигуры» (геоида): она сплющивается у полюсов и «разбухает» в зоне экватора. Тут-то и начинает ломаться «лёд» – земная кора приходит в движение. Начинаются тектонические процессы, которые возобновляются через каждые 90 миллионов лет.

Но это ещё не всё. Солнечная система в своём движении по галактической орбите помимо эллипса описывает ещё одно сложное движение – она движется по синусоиде в отношении плоскости своей галактической орбиты и как бы прошивает её то сверху, то снизу 4 раза за галактический год, совершая за год два полных колебания. С этими пересечениями галактической плоскости и связаны 22 миллионолетние циклы.

Действуют ли на Землю магнитные поля Галактики, излучения и выбросы её ядра – в этом учёные ещё разбираются. По-видимому, возмущения Солнца, вызываемые факторами галактического года, как и другими галактическими факторами, не проходят для Земли бесследно.

«Биосферный реактор» (модификация модели Б.Л. Личкова